Capítulo 65 Método de Ven Te Chow

Capítulo 65 Método de Ven Te Chow 65-1

Capítulo 65- Método de Ven Te Chow 65.1 Introdução O método de Ven Te Chow data de 1962 e é considerado um método pouco usado, embora alguns órgãos de governo do Estado de São Paulo ainda o usem. Usaremos o Método de Ven Te Chow, conforme Prefeitura Municipal de São Paulo, 1998 elaborado pelos professores da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Quando se aplica um modêlo de cálculo se procura fazer a análise, isto é, como o mesmo foi feito. Assim o Método de Ven Te Chow foi feito para bacias rurais em vários estados americanos até 25km 2 de área para achar a vazão de pico. Não se deve aplicar o Método de Ven Te Chow em áreas urbanas ou mesmo em áreas rurais acima de 25km 2 de área, mas mesmo apesar destas observações, o método vem sendo aplicado em bacias urbanas até 50km 2. Salientamos que pelo método de Ven Te Chow conseguimos a vazão de pico e hidrograma, embora preferimos usar o Método do SCS quando executamos um routing do reservatório. 65.2 Equação básica A equação básica do Método de Ven Te Chow usada pela Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica, 1999 é: Qp= Qb + 0,295. ( he/ t). A. Z Equação 65.1 Qp= vazão no tempo t em m 3 /s Qb= vazão base na bacia no ponto considerado em m 3 /s he= chuva excedente em milimetros calculado pelo Método do número da Curva CN do SCS t= duração da chuva excedente em horas, Conforme PMSP, 1998 devemos pesquisas várias durações de t e escolher aquela que conduz â maior vazão de pico Qp. A= área da bacia em km 2 tp= tempo de retardamento em horas, que é o tempo compreendido entre o centro de massa da chuva excedente e o pico do hidrograma unitário. 0,295= resulta da multiplicaçãoi de K=1,06 vezes 0,278 Z= fator de redução de pico dado pela equação: Z= 0,0037 + 0,8854. ( t/ tp) - 0,2684. (t/tp) 2 + 0,0378. (t/tp) 3 Equação 65.2 O tempo de retardamento tp para áreas rurais conforme Chow in PMSP, 1998 é dado pela equação: tp= 0,005055. (L / S 0,5 ) 0,64 Equação 65.3 L= comprimento do álveo desde o divisor de águas até a secção de controle em metros. S= declividade média do álveo em porcentagem. tp= tempo de ascensão em horas Conforme SCS há uma relação entre tp e tc: tp=0,6 tc 65-2

tc=tp/0,6 DICA: conforme PMSP, 1998 deve-se pesquisar as várias durações de chuva t para ver qual é a maior vazão Qp. Exemplo 65.1 Baseado em Paulo Sampaio Wilken Dado uma bacia com A=11,2 km 2, comprimento do talvegue de 7.040m e declividade média do talvegue de 0,722%. Calcular o tempo de retardamento tp. tp= 0,005055. (L / S 0,5 ) 0,64 tp= 0,005055. (7040 / 0,722 0,5 ) 0,64 tp= 1,63h Pelo SCS tp=0,6 tc e então tc= tp/0,6= 1,63/0,6=2,67h Adotamos então a duração da chuva maior que 2,67h, isto é, 3h. 65.3 Intervalo t O intervalo t deve estar entre tc/5 a tc/3. Exemplo 65.2 Achar o intervalo conveniente para tc=2,67h= 160,2min tc/5= 2,67/5=0,53h tc/3= 2,67/3= 0,89h Adotamos t=0,50h. 65.4 Estimativa do número CN para área urbana Para área urbana existe sempre uma parcela do solo que é impermeável. Na área impermeável o número CN do solo é CN=98. O coeficiente final CN w composto é a soma composta do coeficiente da área permeável e da área impermeável com o peso correspondente da fração da área impermeável da seguinte forma, conforme (McCuen, 1998). A equação abaixo é válida quando a porcentagem total da área impermeabilizada é maior que 30% (trinta por cento) da área total. CN w = CN p. ( 1-f ) + f. (98) (Equação 65.4) CN w = número CN composto da área urbana em estudo; CN p = número CN da área permeável da bacia em estudo e f= fração da área impermeável da bacia em estudo. Exemplo 65.3 Consideremos area impermeável de 50%, isto é, f=0,50. Como já foi mostrado anteriormente o tipo de solo da região é o tipo B conforme classificação do SCS. Considerando CN=60 para área permeável. Vamos achar o número CN w composto. CN p =60 f= 0,50 65-3

CN w = CN p. ( 1 - f ) + f. (98) CN w = 60. ( 1-0,50 ) + 0,50. ( 98 )= 79 Portanto, o número CN que se poderia usar para o cálculo da chuva excedente CN w =CN=79. 65.5 Estimativa do runoff ou escoamento superficial ou chuva excedente pelo método SCS Conforme TR-55 do SCS de 1986 o método do número CN da curva de runoff é fornecido pela equação: ( P I a ) 2 Q = ------------------ (Equação 65.5) ( P- I a ) + S Q= runoff ou chuva excedente (mm); P= precipitação (mm); I a = abstração inicial (mm) e S= potencial máximo de retenção após começar o runoff (mm). A abstração inicial I a representa todas as perdas antes que comece o runoff. Inclui a água retida nas depressões da superfície e interceptada pela vegetação, bem como, a água evaporada e infiltrada. Empiricamente foi determinado nos Estados Unidos pela SCS que I a é aproximadamente igual a : I a =0,2 S (Equação 65.6) Substituindo o valor de I a obtemos: ( P- 0,2S ) 2 Q= -------------------------- válida quando P> 0,2 S (Equação 65.7) ( P+0,8S ) 25400 sendo S= ------------- - 254 (Equação 65.8) CN A Equação (65.7) do valor de Q é válida quando a precipitação P > 0,2S. Quando P < 0,2 S, o valor de Q=0. 65.6 Intensidade de chuva Paulo Sampaio Wilken em 1972 obteve para a região Metropolitana de São Paulo por análise de regressão com dados de 1934 a 1959 (26 anos) do pluviógrafo instalado no Parque do Estado na Água Funda E3-035, obtendo a seguinte equação das chuvas: T r = período de retorno (anos); t=duração da chuva (min). ou pode se apresentar em outras unidades: 0,181 1747,9. T r I =------------------------ (mm/h) (Equação 65.9) ( t + 15) 0,89 65-4

Exemplo 65.4 Calcular a precipitação em 2h para periodo de retorno Tr=100anos para a RMSP. 0,181 1747,9. T r I =------------------------ ( t + 15) 0,89 (mm/h) Transformanndo 2h em minutos: 2h x 60min= 120min 1747,9. 100 0,181 I =------------------------ ( 120 + 15) 0,89 = 4022,69/ 78,70= 51,11 mm/h Em 2horas teremos: P= I x 2h= 51,11 x 2= 102,22mm P= 102,22mm Exemplo 65.5 Calcular a chuva excedente para a RMSP com chuva de 2h usando o número da curva CN =79 do SCS. 25400 S= ------------- - 254 CN 25400 S= ------------- - 254 = 67,52mm 79 ( P- 0,2S ) 2 Q= -------------------------- válida quando P> 0,2 S ( P+0,8S ) ( 102,22-0,2x67,52 ) 2 Q= ------------------------------------- = 50,38mm ( 102,22+0,8x67,52 ) O valor Q é chamado he no Método Ven Te Chow e portanto he=50,38mm 65-5

Exemplo 65.6 Calcular o fator de redução Z, dado o tempo de ascensão tp=1,63h e chuva de 2h; Para chuva de 2h o valor de t/tp = 2/ 1,63= 1,229 Z= 0,0037 + 0,8854. ( t/ tp) - 0,2684. (t/tp) 2 + 0,0378. (t/tp) 3 Z= 0,0037 + 0,8854. ( 1,229) - 0,2684. (1,229) 2 + 0,0378. (1,229) 3 Z= 0,76 65.6 Equação de Paulus O Departamento de Águas e Energia Elétrica de São Paulo (DAEE) adota para área maior que 25 km 2, a equação de Paulhus (Linsley et al.,1975): P área = P ponto. k (Equação 65.10) onde: P área = precipitação na área P ponto = precipitação no ponto Ao= 25km 2 K = 1,0 [ 0,1. log (A / A o ) ] Se a area A for menor que 25km 2 então K=1. 65-6

Exemplo 65.7 adaptado de Paulo Sampaio Wilken Calcular a vazão de pico para a RMSP para área de bacia com tp=1,63h, A=11,2km 2, chuva de período de retorno de 100anos, usando a equação de chuvas intensas de Paulo Sampaio Wilken. Usar também correção se a área da bacia for maior que 25km 2. O valor de CN basico permeável minimo adotado pelo DAEE é CN=60. Consideramos a vazão base = 2m 3 /s. O comprimento do talvegue L=7040km e tem declividade de 0,722% Valor máximo achado Q= 67m 3 /s para chuva de 2h Tabela 65.1- Cálculo do metodo de Ven Te Chow Tr (anos) 100 100 100 100 100 100 100 K 1747,9 1747,9 1747,9 1747,9 1747,9 1747,9 1747,9 a 0,181 0,181 0,181 0,181 0,181 0,181 0,181 b 15 15 15 15 15 15 15 c 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 0,89 Duração chuva (h) 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 I (mm/h) 100,72 86,24 73,32 63,92 51,11 42,75 36,85 Correção chuva 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 CN permeável 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 Fraçao impermeável 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 P (mm) 80,57 86,24 91,65 95,88 102,22 106,88 110,54 CNw 79 79 79 79 79 79 79 S (mm) 67,52 67,52 67,52 67,52 67,52 67,52 67,52 he (mm) 33,42 37,72 41,93 45,27 50,38 54,19 57,22 Qb (m 3 /s) 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 Talvegue (m) 7040,00 7040,00 7040,00 7040,00 7040,00 7040,00 7040,00 Declividade talvegue (%) 0,722 0,722 0,722 0,722 0,722 0,722 0,722 tp (h) 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 t/tp 0,492 0,615 0,768 0,922 1,229 1,536 1,844 A (km 2 ) 11,2 11,2 11,2 11,2 11,2 11,2 11,2 Z 0,38 0,46 0,54 0,62 0,76 0,87 0,96 Qb (m 3 /s) 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 Qp (m 3 /s) 56,3 60,7 64,1 66,0 67,0 66,1 64,5 65-7

V Figura 65.1- Hidrogrdama usando Método de Ven Te chow 65-8

5.7 Bibliografia e livros consultados -PREFEITURA MUNICIPAL DE SÃO PAULO. Diretrizes básicas para projetos de drenagem urbana no municipio de São Paulo. FCTH, PMPS, 1998, 279 páginas. -WILKEN, PAULO SAMPAIO. Engenharia de Drenagem Superficial. São Paulo, Cetesb,1978, 477 páginas. 65-9